复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料的制备方法，步骤包括：步骤1、配制锡盐溶液，得到前驱体溶液；步骤2、进行静电纺丝，得到纳米纤维薄膜；步骤3、进行冷压成型，得到冷压样块体；步骤4、制备三明治结构预制体；步骤5、利用等离子热压烧结法，制备复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料，将三明治结构预制体置入石墨模具内，再将石墨磨具放入SPS烧结炉中；抽真空并输入烧结工艺；运行工艺，等待烧结结束，制得复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料。本发明专利技术的方法，显著延缓由反复电弧侵蚀造成的表面偏析过程，增强触点的导电、导热、力学和耐电弧侵蚀性能，延长银氧化锡触点的寿命。延长银氧化锡触点的寿命。延长银氧化锡触点的寿命。

【技术实现步骤摘要】
复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料的制备方法


[0001]本专利技术属于电触点材料制备
，涉及一种复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料的制备方法。

技术介绍

[0002]触点材料作为电器电子产品中的关键接触元件，是智能装备在各种电力环境下高效稳定运行的重要基础，是先进材料设计制备与电力电子技术之间的桥梁，也是现代工业和国防的重要支撑。银氧化锡(Ag
‑
SnO2)作为一种无毒环保材料，因其优良的电接触性能而被广泛应用于触点材料领域。
[0003]然而，传统的粉末冶金法和熔炼法制备的银氧化锡触点，其组织中第二相多以离散或骨架结构随机分布于银基体中，当第二相含量较高时会产生较多界面，严重降低触点的导电、导热和力学性能。特别是多次开断后，反复的电弧侵蚀导致触点表面产生明显的偏析，严重降低触点的服役寿命，制约了其作为电接触材料在中低压断路器中的应用。因此，亟需研制一种新的制备方法，制备性能更好的复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料的制备方法，解决了现有技术制备方法过程设置不完善，所得成品在使用过程中性能可靠性不够，使用寿命短的问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，一种复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料的制备方法，按照以下步骤实施：
[0006]步骤1、配制锡盐溶液，
[0007]将锡盐粉末和无水乙醇搅拌均匀；然后加入N.N
>‑
二甲基甲酰胺溶液，搅拌均匀，得到锡盐溶液；重新设置搅拌参数，边搅拌边加入聚乙烯吡咯烷酮粉末，得到前驱体溶液；
[0008]步骤2、进行静电纺丝，
[0009]在静电纺丝机中铺好铝箔纸，将两个注射器各吸取前驱体溶液并固定在泵上相应位置，设置纺丝参数；开始纺丝，得到纳米纤维薄膜；
[0010]步骤3、进行冷压成型，
[0011]将静电纺丝获得的纳米纤维薄膜切成圆形薄膜，将圆形薄膜堆叠制成多层纤维层；随后称取银粉，分别一层一层堆叠银粉及多层纤维层，并平铺于冷压模具中；再将冷压模具放入压力机中，设置冷压成型的参数，冷压成型后得到冷压样块体；
[0012]步骤4、制备三明治结构预制体，
[0013]将冷压样块体放入管式炉中，设置好烧结参数，烧结冷压样块体，得到三明治结构预制体；
[0014]步骤5、利用等离子热压烧结法(SPS)，制备复合纤维层增强三明治结构银氧化锡
触点材料，
[0015]将三明治结构预制体置入石墨模具内，再将石墨磨具放入SPS烧结炉中；抽真空并输入烧结工艺；运行工艺，等待烧结结束，制得复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料。
[0016]本专利技术的有益效果是，与现有技术相比，该触点材料中SnO2含量和三明治结构厚度可控，可在触点基体中形成贯通的银导电通路，同时三明治结构中的SnO2纤维复合层，可显著延缓由反复电弧侵蚀造成的表面偏析过程，增强触点的导电、导热、力学和耐电弧侵蚀性能，延长银氧化锡触点的服役寿命，同时节银减排，减少产品生产成本。此外，本专利技术制备的复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料在保证使役性能的同时，其制备过程具有加热均匀，升温速度快，烧结温度低，烧结时间短，生产效率高等优势，可实现批量化大规模生产，对实际应用有较强的指导意义。
附图说明
[0017]图1是本专利技术制备方法的流程简图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0019]参照图1，本专利技术的制备方法，用于制备一种复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料，按照以下步骤实施：
[0020]步骤1、配制锡盐溶液，
[0021]将锡盐粉末和无水乙醇一起加入烧杯中搅拌，搅拌20min，然后加入N.N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)溶液，搅拌均匀，得到锡盐溶液；重新设置搅拌参数(包括搅拌温度、搅拌转速和搅拌时间)，边搅拌边加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉末，得到静电纺丝用的前驱体溶液；
[0022]锡盐粉末选用氯化亚锡、硫酸亚锡、硝酸亚锡中的一种；
[0023]锡盐粉末与无水乙醇的质量比为1：2，N.N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)溶液与锡盐的质量比为1：2，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉末与锡盐的质量比为3：2。
[0024]步骤2、进行静电纺丝，
[0025]在静电纺丝机中铺好铝箔纸，将两个注射器各吸取前驱体溶液并固定在泵上相应位置，设置纺丝参数(包括推进速度、注射器容量和正负压)；开始纺丝，得到纳米纤维薄膜，纺丝结束后收集纳米纤维薄膜，装袋备用；
[0026]纺丝参数的设置：推进速度为0.5
‑
1.3mL/h，注射器容量10
‑
20mL；纺丝所需的负压为3
‑
5kV，正压为12
‑
18kV。
[0027]步骤3、进行冷压成型，
[0028]将静电纺丝获得的纳米纤维薄膜使用刀具切成圆形薄膜，将10
‑
20层的圆形薄膜堆叠制成多层纤维层；随后称取银粉，分别一层一层堆叠银粉及多层纤维层，总共堆叠10层银粉和10层的多层纤维层，并平铺于直径18mm的冷压模具中；再将冷压模具放入压力机中，设置成型压力为20MPa并保压10min，冷压成型后得到冷压样块体；
[0029]每一层的银粉质量为0.5g
‑
1.5g，每一多层纤维层包括10
‑
20层的圆形薄膜堆叠而成；
[0030]步骤4、制备三明治结构预制体，
[0031]将冷压样块体放入管式炉中，设置好烧结参数(烧结温度为650
‑
850℃，保温时间为0.5
‑
5h)，烧结冷压样块体，得到三明治结构预制体；
[0032]步骤5、利用等离子热压烧结法，制备复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料，
[0033]将三明治结构预制体置入直径20mm的石墨模具内，再将石墨磨具放入SPS烧结炉中；抽真空并输入烧结工艺，分别设定烧结压力、烧结温度、升温速率和保压时间(参数设置：SPS烧结压力40
‑
90MPa，烧结温度为750
‑
950℃，升温速率为20
‑
60℃/min，保温保压时间为15
‑
60min)；运行工艺，等待烧结结束，制得复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料。
[0034]实施例1
[0035](1)配制锡盐溶液，将3g无水乙醇和1.5g氯化亚锡一起加入烧杯中搅拌20min后，再加入3g的DMF溶液，搅拌均匀，得到锡盐溶液；设置搅拌温度为45℃，搅拌转速为2100r/min转，边搅拌边加入2.25g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粉末，搅拌12h，制得静电纺丝的前驱体溶液；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、配制锡盐溶液，将锡盐粉末和无水乙醇搅拌均匀，然后加入N.N
‑
二甲基甲酰胺溶液，搅拌均匀，得到锡盐溶液；重新设置搅拌参数，边搅拌边加入聚乙烯吡咯烷酮粉末，得到前驱体溶液；步骤2、进行静电纺丝，在静电纺丝机中铺好铝箔纸，将两个注射器各吸取前驱体溶液并固定在泵上相应位置，设置纺丝参数；开始纺丝，得到纳米纤维薄膜；步骤3、进行冷压成型，将静电纺丝获得的纳米纤维薄膜切成圆形薄膜，将圆形薄膜堆叠制成多层纤维层；随后称取银粉，分别一层一层堆叠银粉及多层纤维层，并平铺于冷压模具中；再将冷压模具放入压力机中，设置冷压成型的参数，冷压成型后得到冷压样块体；步骤4、制备三明治结构预制体，将冷压样块体放入管式炉中，设置好烧结参数，烧结冷压样块体，得到三明治结构预制体；步骤5、利用等离子热压烧结法，制备复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料，将三明治结构预制体置入石墨模具内，再将石墨磨具放入SPS烧结炉中；抽真空并输入烧结工艺；运行工艺，等待烧结结束，制得复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料。2.根据权利要求1所述的复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料的制备方法，其特征在于：所述的锡盐粉末选用氯化亚锡、硫酸亚锡、硝酸亚锡中的一种。3.根据权利要求1所述的复合纤维层增强三明治结构银氧化锡触点材料的制备方法，其特征在于：所述的锡盐粉末与无水乙醇的质量比为1：2，N.N
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二甲基甲酰胺溶液与锡盐的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，文凯，聂慧玲，于丛豪，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：